JP6596050B2 - 電気エネルギー分散特性が強化されたファスナ - Google Patents

Description

本開示は、ファスナの分野に関し、詳細には、電気エネルギーを分散させるファスナに関する。

航空宇宙産業では、航空機の様々な構造的構成要素を機械的に結合させるために、ファスナが使用される。例えば、航空機翼の外板の一部分を形成する複合パネル又は金属パネルは、ファスナを介して互いに接合されうる。航空機構造物では、多くの場合、締め付け(interference)てファスナを取り付けること、つまり、ファスナの直径がそれを受容する穴の直径よりも大きいことが、望ましい。ファスナの締まり嵌め（Interference-fit）取り付けにより、航空機の組み立て工程が容易になり、かつ、接合性能が向上しうる。ファスナは航空機の構造強度を向上させるためのものであることから、ファスナを取り付ける行為が航空機の基礎をなす構造的構成要素を損傷しないことを確実にすることが、依然望ましい。詳細には、締まり嵌めファスナが大きすぎる力で複合部品に押し通されると、複合部品に、剥離が引き起こされうるか、又はその他の問題が起こりうる。ゆえに、締まり嵌めファスナには、取り付け中にファスナを押し込むために使用される力の量を低減する、潤滑剤が利用されうる。過剰な力は、ファスナへの損傷ももたらすことがあり、加えて、金属部品と複合部品からなる接合部においては、有害な摩損、カジリ、又は金属部品の過剰変形をもたらしうる。望ましい締め付け状態を作り出すために、ファスナ挿入力の大きさは、ファスナ若しくは穴に潤滑剤を塗布することによって、締め付け量を制限することによって、又は、穴内にファスナを押し込むこと若しくは引き込むこと以外の手段を使用することによって、制御されうる。

ファスナの構造強度を考えることは重要であるが、ファスナが周囲の構造物からの電気エネルギーを適切に導通させ、かつ／又は分散させることも、重要である。ゆえに、ファスナが、ファスナにエネルギーが蓄積することを防止する様態で、周囲の構造的構成要素に電気エネルギーを効率的に分散させることが、依然重要である。

構造強度と電気的適合性の両方が依然望ましいものであるが、ファスナを設計する際にこの両方の要件のバランスを取ることは、複雑なプロセスである。例えば、ファスナは、潤滑性を強化し、したがって、ファスナを取り付けるために使用される力の量を低減するために、コーティングされうる。しかし、コーティング及び／又は仕上げ（finish)は、ファスナの周囲環境からファスナを電気的に絶縁することによって、電気エネルギーを適切に散逸させるというファスナの能力に悪影響を与えうる。別の例としては、金属の保護スリーブ内に納められたファスナを使用することで、適切なレベルのエネルギー散逸が提供され、かつ、ファスナの取り付け中に複合部品を損傷する可能性が減少しうる。しかし、かかるファスナは通常、高価なものになりうる。

少なくとも上記の理由により、設計者は、構造的設計制約条件と電気的設計制約条件の両方を満たすバランスを保つ、ファスナ設計を求め続けている。

従来技術は、ねじを開示しているUS2013/183119 A1を含み、この開示によって、ねじのヘッド部の下側に、潤滑剤で充填される凹部（ポケット）が設けられる。このねじが接合部に締め付けられると、複数回の緩めと締め付けにおける摩耗及び割れを防止するために、潤滑剤がポケットから放出される。US2013/183119 A1は締まり嵌めファスナではない。

本発明は、不規則な（例えばまだら模様の（speckled）／撒き散らされた(spattered))コーティング、例えば、ファスナが締め付け状態で穴内に取り付けられる領域におけるファスナへの金属顔料コーティングの、塗布に関する。例えば、ファスナは、航空機の構造的構成要素との締まり嵌めのために寸法決定されたシャンクを含む、引張式ロックボルトを含みうる。ファスナの表面は、むき出しでありうるか、又は、部分的に若しくは全体的に仕上げ（例えば、陽極酸化、又は、グリットブラストを介して地金から形成された仕上げなど）で覆われうる。加えて、ファスナの一部分は、コーティングが地金（又は仕上げされた金属）の領域にランダムに散りばめられるように、金属顔料コーティング及び／又は乾燥被膜潤滑剤コーティングなどの、不規則な（すなわちパターン化されない）高潤滑性コーティングに覆われる。この様態では、コーティングの塗布により、ファスナの導電性を大幅に低下させることなく、潤滑性が強化される。これは、コーティングによって覆われていない残りの露出領域（例えば、地金又は陽極酸化された金属の領域）が、ファスナの全周（すなわち360°全て）に不連続に沿って、ファスナ表面における望ましいレベルの電気エネルギー分散を提供するからである。

詳細には、本発明は、航空宇宙産業又は類似の産業において使用されるファスナを提供するための方法を提供する。この方法は、
ファスナであって、
ヘッド部と、
ヘッド部から延在し、かつ、対応する穴に嵌まって係合するよう寸法決定されている、円筒形のシャンクとを備え、
かかる円筒形のシャンクが表面を有する、ファスナを提供するステップと、
噴霧器を用いて、シャンクの表面の不規則な部分を露出したまま、及びコーティングがないままにしておくように、なおかつ、シャンクの表面の不規則な部分をコーティングに覆われたままにしておくように、ファスナに、不均一で不連続な様態で、コーティングを噴霧するステップであって、
コーティングがシャンクの表面よりも高い潤滑性を示し、それにより、シャンクの表面の不規則な、コーティングに覆われた部分が、露出した、コーティングのない、シャンクの表面の不規則な部分よりも高い潤滑性を示し、
コーティングがシャンクの表面よりも高い耐電圧を示し、それにより、シャンクの表面の不規則な、覆われた部分のコーティングの耐電圧が限界に達する前に、電荷が、露出した、コーティングのない、シャンクの表面の不規則な部分を経て散逸し、
設計選択事項として、コーティングによって覆われるシャンクの表面積のパーセンテージ範囲を調整するために、噴霧器の圧力、曝露時間、及び／又は開口サイズが調整される、コーティングを噴霧するステップとを、含む。

コーティングは、好ましくは、Al又はCuの金属顔料コーティング、及び／又は、二硫化モリブデンコーティングを含む。

シャンクの表面は、シャンク上へのコーティングの噴霧に先立って、陽極酸化されうる。

シャンクを覆う潤滑剤が塗布されてよく、かかる潤滑剤はコーティングが塗布された後に塗布され、かかる潤滑剤は、好ましくは、融着されることも、ベイキングされることも、さもなければ、強固に、ファスナに接着され、若しくはファスナと一体化されることもなく、かかる潤滑剤はファスナの取り付け中に犠牲潤滑剤として作用してよく、かつ、かかる潤滑剤は、好ましくは、セチルアルコールを含む。

コーティング噴霧のステップはまた、好ましくは、ファスナヘッド部の外周にコーティングを噴霧する。

コーティングを塗布することで、シャンクの幅は、0.0254cm（１００分の１インチ）未満だけ増大してよく、コーティングされたシャンクの半径は、コーティングされていないシャンクの半径よりも大きくなる。

コーティング噴霧器は、好ましくは、ファスナに噴霧されるコーティングの個々のスポット又はまだら模様のサイズを調整するために校正され、例えば、この噴霧器は、ファスナの外周のおおよそ１０分の１〜１０００分の１となる、コーティングのスポットを噴霧するよう校正される。

設計選択事項として、コーティングによって覆われるシャンクの表面積のパーセンテージ範囲を、好ましくは30%〜70%に調整するために、噴霧器の圧力、曝露時間、及び／又は開口サイズが調整されうる。

本発明は、更に具体的には、好ましくはこの方法によって提供される、航空宇宙産業又は類似の産業において使用されるファスナに関する。このファスナは、
ヘッド部と、
ヘッド部から延在し、かつ、対応する穴に嵌まって係合するよう寸法決定されている、円筒形のシャンクであって、滑状表面及び直径を有する円筒形のシャンクと、コーティングであって、ファスナに不均一で不連続な様態で塗布されることによって、シャンクの表面に、露出した、コーティングのない不規則な部分があるままとなり、またこれによって、シャンクの表面に、コーティングに覆われた不規則な部分があるままとなる、コーティングとを備え、それによって、コーティングが、シャンクの直径を増大させ、かつ、シャンクの滑状表面上にピークを形成し、コーティングがシャンクの表面よりも高い潤滑性を示し、それにより、シャンクの表面の不規則な、コーティングに覆われた部分は、露出した、コーティングのない、シャンクの表面の不規則な部分よりも高い潤滑性を示し、
コーティングがシャンクの表面よりも高い耐電圧を示し、それにより、シャンクの表面の不規則な、コーティングに覆われた部分を覆っているコーティングの耐電圧が限界に達する前に、電荷が、露出した、コーティングのない、シャンクの表面の不規則な部分を経て散逸する。

シャンクの表面は、好ましくは、陽極酸化された表面などの仕上げを備える。

シャンクは、好ましくは、チタニウム、合金鉄、及びニッケル合金からなる群から選択された材料で作製される。

コーティングは、Al又はCuの金属顔料コーティング、及び／又は、二硫化モリブデンコーティングを含みうる。

ファスナは、シャンク及びコーティングを覆う潤滑剤を更に備えてよく、かかる潤滑剤は、好ましくは、ファスナの取り付け時に潤滑剤が犠牲潤滑剤として作用するように、ファスナに強固に接着されず、かつ、かかる潤滑剤は、好ましくは、セチルアルコールを含む。

コーティングはまた、好ましくは、噴霧中にファスナのヘッド部に対して不均一で不連続な様態であることによって、ファスナのヘッド部に、露出した、コーティングのない不規則な部分があるままとなり、またこれによって、ファスナのヘッド部に、コーティングに覆われた不規則な部分があるままとなり、好ましくは、ファスナのヘッド部の、取り付け後に穴と接触しないエリアは、コーティングされない。

コーティングは、シャンクの幅を0.0254cm（１００分の１インチ）未満だけ増大させうる。

コーティングされたシャンクの半径は、コーティングされていないシャンクの半径よりも大きくなりうる。

コーティングは、好ましくは、シャンクの表面積の30%〜70%を覆う。

ファスナはまた、好ましくは、マスキングされない。

本開示は下記の条項においても言及されるが、これらの条項は、特許請求の範囲と混同すべきではない。

条項1．航空宇宙産業又は類似の産業において使用されるファスナであって、
ヘッド部と、
ヘッド部から延在し、かつ、対応する穴に嵌まって係合するよう寸法決定されている、円筒形のシャンクと、
不連続にまだら模様にされたコーティングとを備え、
コーティングがシャンクの表面よりも高い潤滑性を示し、
コーティングがシャンクの表面よりも高い耐電圧を示す、ファスナ。

条項2．
コーティングが、パターン化されないモザイクを形成すること、
コーティングにより、シャンクの不規則なランダム形状の部分が露出したままとなること、及び、
シャンクが、締まり嵌めで穴と係合するよう寸法決定されること、のうちの一又は複数を有する、条項１に記載のファスナ。

条項3．
ファスナが、シャンクから延在する導入変形部を更に備え、
導入変形部は、シャンクの直径に等しいものからシャンクの直径を下回るものへと変化する、徐々に変動する直径を示す、条項１又は２に記載のファスナ。

条項4．
引張式ロックボルトかスタンプ式ロックボルトのうちの一又は複数を伴う、条項１から３のいずれか一項に記載のファスナ。

条項5．シャンクの表面が、陽極酸化された表面又は地金などの仕上げを備える、条項１から４のいずれか一項に記載のファスナ。

条項6．シャンクが、チタニウム、合金鉄、及びニッケル合金からなる群から選択された材料で作製される、条項１から５のいずれか一項に記載のファスナ。

条項7．ファスナが、シャンク及びコーティングを覆う潤滑剤を更に備え、かかる潤滑剤は、好ましくは、セチルアルコールを含み、かかる潤滑剤は、
潤滑剤がファスナの取り付け中に犠牲潤滑剤として作用するように、ファスナに強固に接着されない、条項１から６のいずれか一項に記載のファスナ。

条項8．コーティングが、シャンクの外周全体の上で不連続にまだら模様にされる、条項１から７のいずれか一項に記載のファスナ。

条項9．コーティングが、シャンクの表面積の３０〜７０パーセントを覆う、条項１から８のいずれか一項に記載のファスナ。

条項10．コーティングがヘッド部の外周を不連続に覆う、条項１から９のいずれか一項に記載のファスナ。

条項11．ヘッド部が六角メス型スロットを備える、条項１から１０のいずれか一項に記載のファスナ。

条項12．コーティングよる表面の被覆が、シャンクの幅を0.0254cm(１００分の１インチ）未満だけ増大させる、条項１から１１のいずれか一項に記載のファスナ。

条項13．コーティングがシャンクに融着される、条項１から１２のいずれか一項に記載のファスナ。

条項14．シャンクの外周をトラバースするにつれて、コーティングによって覆われたシャンクの表面積のパーセンテージが一定に保たれる、条項１から１３のいずれか一項に記載のファスナ。

条項15．コーティングが高潤滑性コーティングである、条項１から１４のいずれか一項に記載のファスナ。

条項16．コーティングが金属顔料コーティング及び／又は乾燥被膜潤滑剤を含む、条項１から１５のいずれか一項に記載のファスナ。

条項17．コーティングがAl又はCuの金属顔料コーティング及び／又は二硫化モリブデンコーティングを含む、条項１から１６のいずれか一項に記載のファスナ。

条項18．取り外し可能なピンテールを更に備え、かかるピンテールはスエージ加工が可能なカラーと置き換え可能であり、かつ／又は、ファスナがマスキングされない、条項１から１７のいずれか一項に記載のファスナ。

条項19．航空宇宙産業又は類似の産業において使用される、コーティングでまだら模様にされたファスナを提供するための方法であって、
ヘッド部と、ヘッド部から延在する円筒形のシャンクとを備える、ファスナを提供することと、シャンクの表面の不規則な部分を、露出したまま、及びコーティングによって覆われないままにしておくような様態で、ファスナにまだら模様のコーティングを塗布することとを含み、かかるコーティングはシャンクの表面よりも高い潤滑性を示し、コーティングは、シャンクの表面よりも高い耐電圧を示す、方法。

条項20．コーティングを塗布することが、パターン化されないモザイクを形成することを含む、条項１９に記載の方法。

条項21．コーティングを塗布することが、
コーティングによって覆われるべきシャンクの表面積の望ましい量を判定することと、
表面積の望ましい量に基づいて、噴霧器を調整することと、
噴霧器を介して、表面上でコーティングをまだら模様にすることとを含む、条項１９又は２０に記載の方法。

条項22．コーティングを塗布することが、表面上にコーティングを撒き散らすことを含む、条項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。

条項23．コーティングが、シャンクの外周全体の周りで不連続にまだら模様にされる、条項１９から２２のいずれか一項に記載の方法。

条項24．コーティングがAl又はCuの金属顔料コーティング及び／又は二硫化モリブデンコーティングを含む、条項１９から２３のいずれか一項に記載の方法。

条項25．コーティングを塗布することが、穴と締まり嵌めになるように寸法決定されたシャンクの一部分上で、コーティングをまだら模様にすることを含む、条項１９から２４のいずれか一項に記載の方法。

条項26．シャンク上でコーティングをまだら模様にすることに先立って、シャンクの表面を陽極酸化することを更に含む、条項１９から２５のいずれか一項に記載の方法。

条項27．コーティングを塗布することが、シャンクの地金を不連続に覆うことを含む、条項１９から２６のいずれか一項に記載の方法。

条項28．コーティングを塗布することに先立って、コーティングを加熱することを更に含む、条項１９から２７のいずれか一項に記載の方法。

条項29．シャンクを覆う潤滑剤を塗布することを更に含み、かかる潤滑剤は、好ましくは、セチルアルコールを含み、かかる潤滑剤は、好ましくは、コーティングが塗布された後に塗布され、かかる潤滑剤は、融着されることも、ベイキングされることも、さもなければ、強固に、ファスナに接着され／ファスナと一体化されることもなく、かつ、かかる潤滑剤は、ファスナの取り付け時に犠牲潤滑剤として作用する、条項１９から２８のいずれか一項に記載の方法。

条項30．露出した、コーティングによって覆われていない、シャンクの表面の不規則な部分がランダム形状である、条項１９から２９のいずれか一項に記載の方法。

条項31．コーティングを塗布することが、シャンクの表面積の３０〜７０パーセントを覆うことを含む、条項１９から３０のいずれか一項に記載の方法。

条項32．ヘッド部の外周上にコーティングを塗布することを更に含む、条項１９から３１のいずれか一項に記載の方法。

条項33．コーティングを塗布することが、シャンクの幅を0.0254cm(１００分の１インチ）未満だけ増大させる、条項１９から３２のいずれか一項に記載の方法。

条項34．例えば融着又はベイキングを用いて、シャンクにコーティングを強固に付着させることを更に含む、条項１９から３３のいずれか一項に記載の方法。

条項35．コーティングを塗布することが、シャンクの外周をトラバースするにつれて、コーティングによって覆われたシャンクの表面積の、一定のパーセンテージを維持することを含む、条項１９から３４のいずれか一項に記載の方法。

条項36．ファスナの導入変形部の外周全体を完全に覆うよう、コーティングを塗布することを更に含む、条項１９から３５のいずれか一項に記載の方法。

条項37．好ましくは航空機構成要素をひとまとめに留め付けるための方法であって、
条項１から１８のいずれか一項に記載のファスナであって、条項１９から３６のいずれか一項に記載の方法によって取得可能なファスナと、穴との間に、穴内にファスナのシャンクを押し込むことによって、嵌めを形成することと、
シャンクと穴との間に電気エネルギーを蓄積することと、
コーティングの周りで電気エネルギーをトラバースさせることと、
シャンクの外周全体に沿って、コーティングによって覆われていないシャンクの不規則な部分で電気エネルギーを散逸させることとを含む、方法。

条項38．前記方法によって、嵌めが、穴よりも大きな直径を有するようにファスナを選択すること、及び、この穴内にファスナを配置することによって形成される締まり嵌めとなる、条項３７に記載の方法。

条項39．嵌めが形成された後にファスナのピンテールを折り取ることと、好ましくは、ファスナの、ピンテールが折り取られた場所にカラーをスエージ加工することによって、又は、ファスナのねじ部にナットを螺合させることによって、ファスナの固定部を提供することとを更に含む、条項３７又は３８に記載の方法。

条項40．穴が航空機の外板の穴である、条項３７から３９のいずれか一項に記載の方法。

条項41．穴が航空機の燃料タンクにある、条項３７から４０のいずれか一項に記載の方法。

条項42．
ナットの取り付け中のシャンクの回転を防止するために、穴内でシャンクを保持することを更に含む、条項３７から４１のいずれか一項に記載の方法。

条項43．シャンクを穴内に押し込むことが、コーティングをシアすること（shearing）を含む、条項３７から４２のいずれか一項に記載の方法。

条項44．
穴とファスナとの間で電気エネルギーを散逸させることが、シャンクの陽極酸化されている場所において、シャンクを通じて電流を伝達することを含む、条項３７から４３のいずれか一項に記載の方法。

条項45．条項１９から３６のいずれか一項に記載の方法によって取得可能な、航空機のファスナ。

条項46．条項1から１８のいずれか一項に記載のファスナを備える、航空機。

条項47．航空宇宙産業又は類似の産業において使用されるファスナを提供するための方法であって、
ヘッド部（４３０）と、
ヘッド部（４３０）から延在し、かつ、対応する穴に嵌まって係合するよう寸法決定されている、円筒形のシャンク（４４０）とを備える、ファスナ（２５０）を提供するステップであって、
かかる円筒形のシャンク（４４０）が表面（５２０）を有する、ファスナ（２５０）を提供するステップと、
シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分を、露出したまま、及びコーティングのないままにしておくように、なおかつ、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分（５９０）を、コーティング（５１０）でまだら模様にされたままにしておくように、噴霧器を用いて、ファスナ（２５０）に不均一で不連続な様態でコーティング（５１０）を噴霧するステップであって、
コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い潤滑性を示し、
それにより、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、コーティングに覆われた部分（５９０）は、露出した、コーティングのない、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分よりも高い潤滑性を示し、
コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い耐電圧を示し、
それにより、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、覆われた部分（５９０）のコーティング（５１０）の耐電圧が限界に達する前に、電荷が、露出した、コーティングのない、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分を介して散逸し、
ファスナに噴霧されるコーティングの個々のまだら模様のサイズを調整するために、噴霧器が校正され、設計選択事項として、コーティング（５１０）によって覆われるシャンク（４４０）の表面積のパーセンテージ範囲を30%〜70%に調整するために、噴霧器の圧力、曝露時間、及び／又は開口サイズが調整される、コーティング（５１０）を噴霧するステップとを含む、方法。

条項48．航空宇宙産業又は類似の産業において使用されるファスナを提供するための方法であって、
ヘッド部（４３０）と、
ヘッド部（４３０）から延在し、かつ、対応する穴に嵌まって係合するよう寸法決定されている、円筒形のシャンク（４４０）とを備える、ファスナ(250)を提供するステップであって、
かかる円筒形のシャンク（４４０）が表面（５２０）を有する、ファスナ(250)を提供するステップと、
シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分を、露出したまま、及びコーティングのないままにしておくように、なおかつ、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分（５９０）を、コーティング（５１０）に覆われたままにしておくように、ファスナ（２５０）に不均一で不連続な様態でコーティング（５１０）を塗布するステップであって、
コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い潤滑性を示し、
それにより、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、コーティングに覆われた部分（５９０）は、露出した、コーティングのない、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分よりも高い潤滑性を示し、
コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い耐電圧を示し、
それにより、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、覆われた部分（５９０）のコーティング（５１０）の耐電圧が限界に達する前に、電荷が、露出した、コーティングのない、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分を経て散逸する、コーティング（５１０）を塗布するステップとを含む、方法。

条項49．航空宇宙産業又は類似の産業において使用されるファスナを提供するための方法であって、
ヘッド部（４３０）と、
ヘッド部（４３０）から延在し、かつ、対応する穴に嵌まって係合するよう寸法決定されている、円筒形のシャンク（４４０）とを備える、ファスナ(250)を提供するステップであって、
かかる円筒形のシャンク（４４０）が表面（５２０）を有する、ファスナ(250)を提供するステップと、
シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分を、露出したまま、及びコーティングのないままにしておくように、なおかつ、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分（５９０）を、コーティング（５１０）に覆われたままにしておくように、ファスナ（２５０）に不均一で不連続な様態でコーティング（５１０）を塗布するステップであって、
コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い潤滑性を示し、
それにより、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、コーティングに覆われた部分（５９０）は、露出した、コーティングのない、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分よりも高い潤滑性を示し、
コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い耐電圧を示し、
それにより、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、覆われた部分（５９０）のコーティング（５１０）の耐電圧が限界に達する前に、電荷が、露出した、コーティングのない、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分を経て散逸する、コーティング（５１０）を塗布するステップとを含み、
それによって、ファスナ（２５０）にコーティングを噴霧するステップが、ファスナ（２５０）をマスキングすることなく実行される、方法。

他の態様(例えば、本発明に関する方法及びコンピュータ可読媒体)については、下記で説明しうる。前述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において単独で実現可能であるか、又は、更に別の実施形態において組み合わされうるが、これらの実施形態の更なる詳細事項は、下記の説明及び図面を参照することによって理解しうる。

これより、単なる例としてではあるが、本発明について、添付図面を参照して説明する。全ての図面で、同じ参照番号は同じ又は同種の要素を表している。

航空機の図である。 本発明によるファスナを含む、翼の外板の一区域の断面図である。 本発明によるファスナの拡大図である。 本発明によるファスナの追加の図である。 本発明によるファスナの追加の図である。 本発明によるファスナに塗布された不連続なコーティングの拡大図である。 本発明による、取り付け済みのファスナにおけるこすられた（smeared）不連続なコーティングの拡大図である。 本発明による、ファスナを作製するための方法を示すフロー図である。 本発明による、ファスナを取り付けるための方法を示すフロー図である。 本発明による、ファスナと穴との間で電気エネルギーをやり取りするための方法を示すフロー図である。 本発明によるファスナのブロック図である。 本発明による航空機の製造及び保守方法のフロー図である。 本発明による航空機のブロック図である。

図及び下記の説明により、本発明を例示する。

図１は、本発明によるファスナを利用しうる、例示的な航空機の構造を示している。具体的には、図１は航空機１００の図である。航空機１００は、ノーズ１１０、翼１２０、胴体１３０、及び尾部１４０を含む。

図２は、図１の視線矢印２によって示す、航空機１００の翼外板２００の一区域の断面図である。図２に示しているように、翼外板２００は、穴２３０を含む複数の複合部品又は金属部品(210、220)を備える。ファスナ２５０は、（例えば締まり嵌めを形成するよう）穴２３０に押し通され、かつ、固定部２４０（スエージ取り付け式カラー又は螺合ナットなど）を用いて固定される。固定部２４０は、ピンテールがファスナ２５０から折り取られた場所で、ファスナ２５０にスエージ加工されうる。ファスナ２５０は、引張式ロックボルト、スタンプ式ロックボルト、HI-LOKブランドのピン、又は、他の任意の種類の恒久式ピン型ファスナを含みうる。

図３は、部品(210、220)を取り付け、外板２００の一区域を形成する、ファスナ２５０の拡大図である。図３は、図２の第３領域に対応している。図３は、各部品が一又は複数の層／プライ３１０を含む複合部品を含みうることを、示している（例えば、硬化された樹脂基材内の炭素繊維）。更なる例では、部品２１０及び２２０は金属である。図３は、領域３２０において、ファスナ２５０が部品２１０と締まり嵌めになるように配置されていることを、更に示している。締まり嵌めが達成されていても、ファスナ２５０と部品２１０との間の特定の場所には、小さな空隙（図示せず）が残りうる。これらの空隙は、複合材料に穴を穿孔する時に発生しうる、表面の不規則性によって引き起こされる。これらの小さな空隙が、ファスナ２５０の小さな部分を複合部品２１０から絶縁することになる。ファスナ２５０は、腐食の防止及び潤滑性の向上をもたらす、コーティングを更に含みうる。コーティングは、ファスナ２５０の取り付けを容易にしうるが、それと共に、複合部品２１０及び２２０からファスナ２５０を電気的に絶縁しうる。理想的には、絶縁のレベルは、低い耐電圧を確保するのに十分なほど低いものであることによって、領域３２０を通る放電の発生時に、ファスナ２５０の壁３３０と複合部品２１０の壁３４０との間に著しいアーク放電が発生しないことが、確実になる。図３は、複合物同士の接合部に使用されているファスナ２５０を示しているが、ファスナ２５０は、金属と複合物との接合部、又は任意の好適な場所にも、使用されうる。

図４Ａは、ファスナ２５０の追加の図であり、図３の第４領域に対応している。図４Ａは、スエージ加工された金属製カラー（図示せず）と共に取り付けられるように設計されている、ロックボルト構成を示している。ファスナ２５０は、ヘッド部４３０と、シャンク４４０と、導入変形部４５０と、折り溝４６０と、フィーチャ４７０と、（フィーチャ４８２を含む）ピンテール４８０とを、更に含む。フィーチャ４７０及び／又はフィーチャ４８２は、ファスナ２５０を穴２３０の中に直接押し込むことによって、ファスナ２５０が定位置に押し入れられるように、環形状（リングなど）でありうる。フィーチャ４７０及び／又は４８２は、ねじ状でありうる。図４Ｂは、スロット４１０及び４２０（例えば、六角メス型スロット、プリズム型「スタードライブ（stardrive）」／TORXスロット、又は、ファスナ２５０の穴２３０内への取り付けを容易にする、他の好適なスロット）を含むねじ式ファスナとして実装された、ファスナ２５０を示している。フィーチャ４７０は、ねじ式カラー又はナット（図示せず）に適応するよう設計された、ねじ部を含みうる。図４Ａ〜図４Ｂは、高潤滑性コーティング（例えば、金属顔料コーティング又は乾燥被膜潤滑剤）が不均一で不連続な様態でファスナ２５０に塗布される、コーティング被覆エリア４９０を更に示している。ファスナの取り付けを容易にするために、ファスナ２５０の、ヘッド部４３０及びシャンク４４０以外のエリアは、高潤滑性コーティングで完全にコーティングされうる。

図５は、図４Ａ及び図４Ｂのファスナ２５０のコーティング被覆エリア４９０の拡大図である。具体的には、図５は、コーティング５１０（例えば、Al又はCuの金属顔料コーティング、二硫化モリブデンなどの乾燥被膜潤滑剤のコーティング等）が、エリア４９０内に不連続に塗布されうることを、示している。コーティング被覆エリア４９０は、ファスナのヘッド部４３０及びシャンク４４０を含み、ファスナの導入変形部４５０までの、ファスナの支持（bearing）部分を包含しうる。コーティング被覆エリア４９０の表面は、地金（例えば、電導特性が強化されている、チタニウム、又は、鉄若しくニッケルがベースの合金）、又は仕上げ（例えば陽極酸化仕上げ）を含みうる。図５は、高潤滑性コーティングの塗布後にファスナ２５０の元々の表面／仕上げ５２０の一部が視認可能なまま保たれている、コーティング被覆エリア４９０の領域５２２を示している。ファスナのヘッド部４３０の、取り付け後に穴２３０と接触しないエリアには、コーティング５１０を施す必要はない。

コーティング510は、有利には、一般的に使用されているファスナの仕上げ又は地金と比較すると、ファスナ２５０の潤滑性（及び／又は耐食性）を増大させる。コーティング５１０がシャンク４４０の表面５２０に塗布されると、取り付け中にファスナ２５０が受ける摺動摩擦力の大部分が、コーティング５１０によって担われる。幸いにも、シャンク４４０のコーティング５１０によって覆われた部分は、ファスナ２５０の、ファスナが穴２３０内に挿入されて締め付けられた取り付け状態になる際に最大量の潤滑性を要する領域内にある。ゆえに、シャンク４４０は、潤滑性が最も高い部分に沿って穴２３０内へと摺動し、ファスナ２５０の取り付けに伴う力の量を低減しうる。

コーティング５１０は、ファスナの取り付けに関する上記の利点を提供するが、ファスナ２５０が電気エネルギーを適切に散逸させることを確実にするのに十分な導電性を提供しないことがある。例えば、ゼロ〜６０ボルトの範囲内、又はそれ以外の何らかの、本来的に低い電圧である耐電圧を有する陽極酸化された金属と比較すると、金属顔料コーティングから形成されたコーティング５１０は、ゼロ〜２０００ボルトの範囲内の耐電圧を有しうる。このことはつまり、シャンク４４０上の均一な金属顔料コーティングであれば、シャンク４４０で、電気エネルギーの高圧放電（例えば約２０００ボルトの放電）の発生が引き起こされるということであり、これは望ましくない。ゆえに、コーティング５１０は、構造的設計制約条件との適合性を確保するために望ましいものであるが、望ましいレベルを下回る電気エネルギー伝導性を示すことから、電気的制約条件に関する問題を悪化させる。

この問題に対処するために、ファスナ２５０（又はシャンク４４０及びヘッド４３０）の全体をコーティング５１０で均一にコーティングする、又は、ファスナ２５０の途切れのない（solid）領域（ストライプなど）にコーティング５１０を塗布する代わりに、シャンク４４０及び／又はヘッド部４３０は、コーティング５１０を不規則で不均一に、かつ／又はパターン化されないモザイク（５９０）に塗布することで、不連続にコーティングされる。この技法は、（例えば途切れのないコーティング５１０のストライプ又はストリップを塗布するために）ファスナ２５０をマスキングする、いかなる必要性もなくし、それにより、ファスナ２５０の作製に伴う１つのステップが除去され、したがってコストが削減されるという点で、有利である。更に、この技法により、電気的設計制約条件に関する懸念と構造的設計制約条件に関する懸念とのバランスが保たれる。

不均一なコーティングを使用することには、追加的な利点も存在する。具体的には、コーティング５１０は、ヘッド部４３０及び／又はシャンク４４０にまだら模様の／撒き散らされた膜を形成するよう、噴霧器を介して塗布されうる。本書において、まだら模様の／撒き散らされた配置とは、ヘッド部４３０及び／又はシャンク４４０の外周全体に広がる、コーティングのランダムな分布を含む。噴霧器の圧力、曝露時間、及び／又は開口サイズを調整することによって、エリア４９０におけるコーティング５１０によって覆われた表面積のパーセンテージが慎重に調整されうる。これにより、ファスナ２５０の電気的及び物理的な特性を所望通りに調整することが可能になる。例えば、シャンク４４０（及び／又はヘッド部４３０）の、コーティング５１０によって覆われる表面積のパーセンテージは、設計選択事項として、３０〜７０パーセントで変動しうる。このパーセンテージは、ファスナ２５０の軸方向長さに沿って変動させることも可能である。コーティングのパーセンテージ面積が少なければ取り付けに大量の力を要することになるファスナ（例えば、シャンク４４０のグリップ長さ／軸方向長さが長いファスナ、又は、直径が大きいシャンクを有するファスナ）に関しては、コーティング５１０のパーセンテージ面積を増大させうる。対照的に、大電流に曝露されるファスナに関しては、及び、ファスナ２５０の挿入力要件があまり厳しくない場合には、コーティング５１０のパーセンテージ面積が低減されうる。

シャンク４４０のコーティング５１０のパーセンテージ面積は、表面５２０が、仕上げ（例えば陽極酸化）を特徴とするか否か、又は、地金であるか否かによっても、変動しうる。表面５２０が地金である場合、電気的制約条件に適合しつつもより多くのコーティング５１０が許容されるが、コーティング５１０が多くなることで、積層プライとの摩擦を克服するために使用される力の量が既定量を超過しないことを確実にすることも、必要になりうる。上記のように、ファスナ２５０が大きすぎる力で押し込まれると、ファスナ２５０は、（例えば、穴２３０の周りの領域内の基礎をなす構造的構成要素を剥離させること、及び、プライ分離を引き起こすことによって、）これらの構成要素を損傷しうる。同様の様態において、表面５２０が陽極酸化される場合、構造的制約条件に適合するためにはより少ないコーティング５１０が許容されるが、コーティング５１０が少なくなることで、電気エネルギーの十分な分散を確保することも必要になりうる。

コーティング５１０に加えて、オプションの潤滑剤５３０が図示されている。潤滑剤５３０は、（例えば浸漬又は噴霧を介して）ファスナ２５０に塗布される。潤滑剤５３０は、コーティング５１０がまだら模様にされた後に塗布される。更に、潤滑剤５３０は、シャンク４４０に、又はファスナ２５０全体に、塗布されうる。しかし、潤滑剤５３０は、融着されることも、ベイキングされることも、さもなければ、強固に、ファスナ２５０に接着される／ファスナ２５０と一体化されることもないという点で、コーティング５１０とは実質的に異なる。その代わりに、潤滑剤５３０は、取り付け中に犠牲潤滑剤として作用する、従来型の潤滑剤（例えば、オイル、セチルアルコール、ワックス、密封剤など）を含む。つまり、潤滑剤５３０の大部分は、取り付け中にこすり取られ／なくなるか、さもなければ散逸する。ゆえに、潤滑剤５３０の絶縁特性が、ファスナ２５０の電気的特性に実質的に影響を与えることはない。ファスナ２５０の取り付けは締まり嵌めを伴うことから、潤滑剤５３０単独（例えばコーティング５１０がない状態）では、ファスナ２５０に印加される押し込み力が摩擦の望ましい閾値レベルを下回ることを確実にするのに、不十分である。具体的には、締まり嵌めに伴う締め付け接触が、潤滑剤５３０が取り付け中にこすり落とされることを確実にする。つまり、ファスナ２５０に使用される取り付け力の量は、コーティング５１０によってほとんど決まる。ゆえに、潤滑剤５３０は、コーティング５１０のオプションの補完物と見なされてよく、コーティング５１０の役割に取って代わるものではない。図５は、導入部分／変形部４５０に適用されうる、追加的及び／又は代替的なコーティング／仕上げを更に示している。コーティング５１０は、導入変形部４５０を含む領域５９５内へと更に続きうる。領域５９５には、コーティング５１０とは異なる高潤滑性コーティングが利用されることもある。コーティング５１０による領域５９５の被覆は、（例えば図示しているように）導入変形部４５０の外周を完全に覆うように仕上げられうる。別の実施形態では、この被覆は、シャンク４４０に関して上述したのと類似の様態で、まだら模様にされうる。

図６は、ファスナ２５０が航空機１００の外板２００に取り付けられた後の、ファスナ２５０の更なる図を示している。図６に示しているように、（ファスナ２５０を方向Ｄに、より小さい直径の穴内へと押し込むことによって）ファスナ２５０を取り付ける力が、コーティング５１０に部分的にシアを引き起こしており、その結果、コーティング５１０はこすられたような外観６００を有している。これにより、ファスナ２５０上のコーティング５１０の配置が変化するが、コーティング５１０が占める表面積の量は、実質的に変わらない。説明においては、コーティング５１０が占める表面積の望ましいパーセンテージが、取り付けに先だってコーティング５１０が占めている表面積の量を対象としていることに関して、留意されたい。

ファスナ２５０の作製及び働きの例示的な詳細事項について、図７から図8に関連して記述する。

図7は、例示的な実施形態におけるファスナ250を作製するための方法700を示している、フロー図である。方法700のステップは、図1のファスナ250を参照して説明されるが、当業者には、方法700が、望ましい結果に到達するために、他のファスナ（例えば、ボルト、ねじ、リベットなど）に関して実施されうることが理解されよう。本書に記載のフロー図のステップは、網羅的なものではなく、図示していない他のステップを含みうる。本書に記載のステップは、代替的な順序でも実施されうる。

方法７００により、ヘッド部４３０及び円筒形のシャンク４４０を含むファスナ２５０が得られる（ステップ７０２）。シャンク４４０は、地金又は陽極酸化された金属でありうる表面５２０を含む。一実施形態では、ファスナ２５０は、チタニウム、合金鉄、若しくはニッケル合金の形態から鍛造されうるか、又は、先行部品から機械加工されうる。あるいは、ファスナ２５０は、ファスナを大量に製造するサプライヤから得ることが可能である。ファスナ２５０は、その表面上に部分的又は全体的に、仕上げを更に備えうる。

高潤滑性コーティング５１０が、シャンク上でまだら模様にされる（ステップ７０４）。コーティング５１０は、類似の様態でヘッド部４３０にも塗布されうる。コーティング５１０は、ヘッド部４３０及び／又はシャンク４４０の不規則な（例えばランダム形状の）部分の上に、不連続に塗布され（例えば、まだら模様にされ）、シャンク４４０の不規則な部分が露出したままとなる。これにより、シャンク４４０の表面に広がる（例えば、シャンク４４０の外周全体及び／又はヘッド部４３０の外周全体の全体に広がり、かつ、軸方向に延在する）、まだら模様の／撒き散らされた被覆配置の、パターン化されないモザイクが形成され、シャンク４４０の表面積の望ましいパーセンテージがコーティング５１０によって覆われることが確実になる。上述のように、コーティング５１０は、シャンク４４０の潤滑性を向上させ、シャンク４４０を穴２３０内に締まり嵌めで取り付けるのに使用される労力の量を減少させる。このことが、締まり嵌め摩擦を克服することに役立つ。しかし、コーティング５１０が、シャンク４４０の表面全体を完全に覆う様態で、シャンク４４０全体に広がって塗布されていたら、コーティング５１０は、部品２１０及び２２０から電気的に絶縁され、電気エネルギーを分散させるファスナ２５０の性能の低下がもたらされていただろう。

不均一で不規則な様態で（例えばパターン化されない様態で）コーティング５１０を塗布することにより、コーティング５１０が占める特定領域はランダムであるにもかかわらず、コーティング５１０が、平均すると、シャンク４４０の外周全体に沿って均一に分散したままに保たれるという、更なる、逆接的にも思える利点が提供される。この様態では、シャンク４４０の外周(例えば30o、60o、90o、120oなど)には、露出した表面５２０に対するコーティング５１０の比率が実質的に異なる部分はない（例えば、この２つの成分の比率は、外周をトラバースするにつれて、望ましい値から１０パーセントの範囲内など、実質的に同じ／一定に保たれる）。ゆえに、挿入中にコーティングされていない領域がより大きな局所的摩擦量を（したがってより高い損傷リスクを）受けざるをえない、ファスナ２５０の外周に沿った「ストライプ状」パターンのコーティング５１０の塗布とは違い、ファスナ２５０は、（エリアごとに見ると）より均一な潤滑性を含む。ファスナ２５０は、したがって、ストライプ状ファスナよりも良好な潤滑性を実現し、かつ、製造コストも、マスキングが必要なストライプ状ファスナのものよりも低くなる。更に、ストライプ状システムとは違って、電流が、電気エネルギーの散逸が発生しうる領域に到達するために、大きな途切れのない、ファスナ２５０のコーティングされたエリア／ストライプを通って流れる必要はない。ゆえに、ファスナ２５０は、その外周に沿って（平均すると）、ストライプ状ファスナよりも均一／良好な電気エネルギー散逸性能（例えば耐電圧）を示す。コーティング５１０は、ファスナ２５０の幅／直径を若干増大させる。したがって、コーティングされたシャンクの半径も、コーティングされていないシャンクの半径よりも大きくなる。

例えば、コーティング５１０は、千分の数インチ（すなわち、百分の一インチ未満）だけファスナ２５０の幅を増大させうる。これはつまり、コーティングが一定ではないため、コーティングされたファスナの直径が一定にならないということである。しかし、この付加された厚さは、取り付けに実質的な影響を与えるものではない。コーティング５１０がシャンクの直径を増大させ、それにより、コーティング５１０は、コーティングのない、露出した、シャンクの不規則な部分におけるシャンクの表面を超えて、延在する。そのため、コーティング５１０は、シャンクの表面から突出し、かつ、シャンクの表面から離れるように延在する、ピークを作り出す。シャンクは、コーティングの塗布後に研磨されることはない。コーティング５１０は、高潤滑性の金属顔料有機材料、又は乾燥被膜潤滑剤からなりうる。コーティング５１０は、コーティング５１０がシャンク４４０に熱融着されること、及び、（例えば、シャンク４４０が穴２３０内に嵌められる時を除き）こすり取られない、さもなくば乱されないことを確実にするために、塗布後に熱処理（例えば硬化）されうる。一実施形態では、まだら模様にすることは、シャンク４４０上にコーティング５１０を物理的に撒き散らすことを含む。これはつまり、マスキングが必要ないということである。

コーティング５１０が成功裏に塗布されると、潤滑剤５３０（セチルアルコールなど）がファスナ２５０に塗布される（ステップ７０６）。例えば、ファスナ２５０は、ファスナ２５０を覆うように、潤滑剤５３０に浸漬され、かつ／又は、潤滑剤５３０が均一に噴霧されうる（すなわち、濡れ状態に（saturate）され、被覆の不規則性は生じない）。潤滑剤５３０がセチルアルコールである実施形態においては、潤滑剤５３０は実際には犠牲的なものであってよく、ファスナ２５０の取り付け中にこすり取られることによって、シャンクの導電性の妨害（例えば絶縁）が確実に最少化される。

方法７００は、航空機製造に関してファスナ２５０の十分なスループットを確保するために、形成、機械加工、噴霧、及び／又は浸漬というバッチプロセスを介して実施されうる。マスキングが不要であることから（例えば、ファスナ２５０が、マスキングされることも、その後連続的なコーティングが途切れのないストライプに噴霧されることもないため）、ファスナ２５０の製造に伴う作業量及び時間が削減される。

ファスナ２５０が成功裏に作製されると、航空機製造業者は、ファスナ２５０を航空機（例えば航空機１００）に取り付けることを求めうる。図８は、この目的を達成するために、例示的な一実施形態における、半自動化された、又は手作業の組み立てプロセスを使用してファスナ２５０を取り付けるための方法８００を示している、フロー図である。方法８００により、所定の直径の穴が、（例えば、数値制御（ＮＣ）プログラムに従った自動機や、専門技術者によって）航空機に穿孔される（ステップ８０２）。適切な直径及びグリップ長を有するファスナ２５０が、この機械によって得られる（ステップ８０４）。直径は、穴よりも（例えば千分の数インチだけ）大きくなるように選ばれうる。これは、例えば、ファスナ（又はファスナのバッチ）をファスナ挿入機（図示せず）にローディングすることによって、実施されうる。ファスナ挿入機は、ファスナ２５０が内部に取り付けられる穴２３０を選択するように、コントローラ／プロセッサによって実装される数値制御（ＮＣ）プログラムに従って動作しうる、機械エンドエフェクタで構成されうる。一実施形態では、穴２３０は、航空機の燃料タンクに位置している。穴２３０の直径は、ファスナ２５０が取り付けられる際に許容誤差の範囲内で既定のレベルの締め付けが実現するように、サイズ決定される。穴２３０が選ばれると、ファスナ挿入機は、シャンク４４０を穴２３０内に押し込む／挿入することによって、シャンク４４０と穴２３０との間の締まり嵌めを形成する（ステップ８０６）。この工程は、フィーチャ４７０を介してシャンク４４０にトルクを与えて穴２３０に入れる（例えば螺合させる）ことよって、又は、シャンク４４０を定位置に直接押し込むことよって、実施されうる。シャンク４４０は、回転を防止するよう、取り付け後に穴２３０内で保持されうる。これは、例えば、固定部２４０（ナットなど）をファスナ２５０に取り付けている時に実施されうる。いくつかのファスナ２５０がこの様態で取り付けられた後、作業員は次いで、所望に応じて手持ちツール又は自動ツールを使用して、カラー又はナットの取り付けを続ける。あらゆる場合において、シャンク４４０はコーティング５１０で部分的に覆われていることから、シャンク４４０の潤滑性は向上し、使用される取り付け力の量は低減される。シャンク４４０が定位置に締まり嵌めされると、ファスナ２５０は、所望の構造的構成要素（例えば、外板の一部分をそれぞれ形成する複合部品又は金属部品）を留め付けるという、その役割を果たす。ステップ802〜806は、航空機１００の様々な構成要素を留め付けるために、航空機１００の製造において複数回（例えば数百回又は数千回）反復されうる。航空機１００は、完成すると、次いで飛行に稼働されうる。

方法700〜800は、ファスナであって、ファスナ２５０は、潤滑性の構造的要件が満たされることと共に、電気エネルギーを安全に散逸させることも確実にするという点で、既存のコーティングされたファスナシステムを凌駕する利点を示す、ファスナを利用する。類似の応用において時に使用される別のシステムである、金属性スリーブ内に納められたファスナと比較して、方法700〜800は、ずっと低いコストで一体型のファスナを提供する。

ファスナ２５０が取り付けられると、（例えば飛行中の）航空機１００の稼働により、ファスナ２５０における電気エネルギーの蓄積が引き起こされうる。このエネルギーは、落雷の結果でありうる。この蓄積電荷は、それが表面５２０の耐電圧を凌駕するまで溜まり続け、凌駕した時点で、穴２３０とファスナ２５０との間の電気エネルギーが、表面５２０上の複数の場所において散逸する。ファスナ２５０においてエネルギーが散逸する場合、コーティング５１０と穴２３０との間ではなく、表面５２０と穴２３０の露出した部分同士の間で、散逸が発生する。コーティング５１０は、表面５２０よりも高い耐電圧を有しうる。したがって、コーティング５１０の耐電圧が限界に達する前に、電荷が、表面５２０を経て散逸しうる。この働きは、表面５２０の比較的大きな面積を通じて電荷を散逸させることにより、アーク放電の発生が防止され、例えば、散逸電圧が約ゼロ〜６０ボルト（好ましくは、ゼロ〜２０ボルト）に制限されるため、有利である。

図9は、ファスナ250と穴２３０との間で電気エネルギーを散逸させるための方法900を示している、フロー図である。電気エネルギーが、ファスナ２５０と穴２３０との間に蓄積する（ステップ９０２）。これは、例えば飛行中に、発生しうる。次に、蓄積した電気エネルギーは、ファスナ２５０の表面５２０を覆っているコーティング５１０の周りをトラバースする（ステップ９０４）。コーティング５１０は表面５２０よりも高い耐電圧を示すことから、電気エネルギーは、コーティング５１０を経てファスナの中へと伝わる代わりに、コーティング５１０の周りを伝わる。次に、電気エネルギーは、シャンク４４０の表面５２０と穴２３０との間で散逸する（ステップ９０６）。この作用は、不規則な部分であって、そのいずれもが、コーティング５１０によってコーティングされていない場所の各々に発生しうる、不規則な部分において、シャンク４４０の外周全体（すなわち360o全て）に沿って、不連続的に起こる。

更なる一実施形態では、ファスナ２５０に塗布される個々のスポット／まだら模様のサイズを調整するために、噴霧器が校正されうる。例えば、ランダムに塗布されたまだら模様が、ファスナ２５０の所与の部分に占める表面積のパーセンテージという点で実質的には変動しないことを確実にするために、ファスナ２５０の外周のおおよそ１０分の１〜１０００分の１のスポットサイズを選択することが、望ましいことがある。

例
下記の例では、航空機の構造物へのチタニウムの引張式ロックボルトファスナの半自動化取り付けとの関連において、追加的なプロセス、システム、及び方法について説明する。

図10は、例示的な一実施形態における、ファスナ1040、及びそれに伴う機械類のブロック図である。具体的には、図１０は、ヘッド部１０４１を含むチタニウムの引張式ロックボルトファスナ１０４０を示している。ファスナ１０４０はシャンク１０４３を更に含み、このシャンク自体が、表面１０４４（例えば、陽極酸化された表面又は地金の表面）と、高潤滑性コーティング１０４５とを含む。コーティング１０４５は、ヘッド部１０４１及びシャンク１０４３に、不連続かつ不規則に、かつ／又は不均一な様態で（例えばランダムに）塗布され、表面１０４４の不規則な部分が露出したままとなる一方で、表面１０４４のそれ以外の部分は覆われる。コーティング１０４５の塗布は、自動噴霧器材を使用して、ファスナ１０４０の作製中に成し遂げられる。ファスナ１０４０は、シャンク１０４３からフィーチャ１０４７（例えば螺合部）へと延在するにつれて直径が徐々に減少する、導入変形部１０４６を更に含む。折り溝１０４９も図示されている。フィーチャ１０４７とピンテール１０５２とは、首部／折り溝１０４９によって分離されている。ピンテール１０５２は、スエージ加工ツールが、ファスナ１０４０を係合し、かつ、カラー１０５３の取り付け及びスエージ加工において接合部をクランプしておくことを可能にする、フィーチャ１０５０（例えば環状リング）を含む。ピンテール１０５２は、ファスナ１０４０の取り付け後に折り取られるものであり、かつ、フィーチャ１０５０並びにスロット１０５１を含む。ファスナ１０４０は潤滑剤１０６０に覆われる。取り付け中に、カラー１０５３がフィーチャ１０４７にスエージ加工され、ファスナ１０４０を定位置にロックする。

図１０に示す更なる構成要素は、積層１０８０であって、各々が複数の個別プライ１０８２を含む積層１０８０を備える、部品１０７０を含む。一部のエリアにおいては、接合されている構造部品１０７０のうちの一又は複数は金属製でありうる。組み立て器材は、数値制御された穿孔機とファスナ挿入機１０９０、及び、手持ち式のファスナ挿入ツールとスエージ加工ツール１０９５を含みうる。金型１０１０（これによりファスナ１０４０が形成される）、（開口１０３６を介してリザーバ１０３４からアルミニウム顔料コーティングなどの金属顔料コーティングを噴霧することによって、シャンク１０４３にコーティング１０４５を塗布する）噴霧器１０３０、及び、（ファスナ１０４０を取り付ける）ファスナ挿入機１０９０も、図示されている。ファスナ挿入機１０９０及び／又は噴霧器１０３０の動作は、記憶されているＮＣプログラム１０２４に従って、コントローラ１０２２により指示されうる。

本発明は、図面をより詳細に参照しつつ、図11に示す航空機の製造及び整備方法1100、及び図12に示す航空機1102に照らして説明されうる。製造前段階において、例示的な方法1100は、航空機1102の仕様及び設計1104と、材料の調達1106とを含みうる。製造段階において、航空機１１０２の構成要素及びサブアセンブリの製造1108とシステムインテグレーション1110とが行われる。その後、航空機1102は、認可及び納品1112を経て、運航1114に供されうる。顧客によって運航されている期間中、航空機１１０２には、定期的な整備及び保守1116（改変、再構成、改修なども含みうる）が予定される。本書で開示されている装置及び方法は、製造及び保守方法1100の一又は複数の任意の好適な段階（例えば、仕様及び設計1104、材料の調達1106、構成要素及びサブアセンブリの製造1108、システムインテグレーション1110、認可及び納品1112、運航1114、整備及び保守1116)、及び／又は、航空機1102の任意の好適な構成要素(例えば、機体1118、システム1120、内装1122、推進1124、電気1126、油圧1128、環境1130)において、用いられうる。

方法１１００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ(例えば顧客)によって実施又は実行されうる。本明細書において、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含みうるがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含みうるがそれらに限定されず、かつ、オペレータとは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。

図12に示しているように、例示的な方法1100によって製造された航空機1102は、複数のシステム1120及び内装1122を有する機体1118を含みうる。高レベルのシステム1120の例は、推進システム1124、電気システム1126、油圧システム1128、及び環境システム1130のうちの一又は複数を含む。任意の数の他のシステムも含まれうる。航空宇宙産業の例を示しているが、本発明の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用されうる。

前述したように、本発明は、製造及び保守方法1100の一又は複数の任意の段階において用いられうる。例えば、製造段階1108に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機1102の運航期間中に製造される構成要素又はサブアセンブリと類似の様態で作製又は製造されうる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせは、製造段階1108及び1110において、例えば、大幅に、航空機1102の組立てを効率化すること、又は航空機１２０２のコストを削減することで利用されうる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせのうちの一又は複数は、航空機1102の運航期間中に、限定しないが例としては整備及び保守1116に、利用されうる。例えば、本書に記載の技法及びシステムは、ステップ1106、1108、1110、1114、及び／又は1116に、並びに／又は、機体1118及び／又は内装1122に、使用されうる。これらの技法及びシステムは、例えば、推進1124、電気1126、油圧1128、及び／又は環境1130を含むシステム1120にも、利用されうる。

ファスナ２５０は、機体１１１８の複数の部分を固定可能であり、かつ、構成要素及びサブアセンブリの製造１１０８において製造される。ファスナ250は、次いでシステムインテグレーション１１１０において機体１１１８の構成要素を留め付けるために固定されてよく、次いで、ファスナ２５０が摩耗により使用不能になるまで、運航１１１４期間中利用されうる。次いで、整備及び保守1116において、ファスナ２５０は廃棄され、新たに製造された部品と交換されうる。

図に示されているか、又は本書に記載されている、様々な制御要素（例えば、電気的構成要素又は電子部品）のうちの任意のものが、ハードウェア、プロセッサ実装型ソフトウェア、プロセッサ実装型ファームウェア、又はこれらの何らかの組み合わせとして、実装されうる。例えば、ある要素は専用ハードウェアとして実装されうる。専用ハードウェア要素は、「プロセッサ（processors）」、「コントローラ（controllers）」と称されうるか、又は、何らかの類似の用語で呼ばれうる。機能は、プロセッサによって提供される場合、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、又は、複数の個別のプロセッサであって、そのうちのいくつかが共有となりうる複数の個別のプロセッサによって、提供されうる。更に、「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアのみを表わすと解釈すべきではなく、デジタル信号プロセッサ(DSP)ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)若しくは他の回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、ソフトウェア記憶用の読み取り専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、不揮発性ストレージ、論理、又は、他の何らかの物理的ハードウェアの構成要素若しくはモジュールを黙示的に含みうるが、それらに限定されるわけではない。

また、制御要素は、その要素の機能を実施するためにプロセッサ又はコンピュータによって実行可能な指令として、実装されうる。指令の例の一部は、ソフトウェア、プログラムコード、及びファームウェアである。指令は、プロセッサによって実行された時に、その要素の機能を実施するようプロセッサに指示するよう、動作可能である。指令は、プロセッサによって可読な記憶装置に記憶されうる。記憶装置の例の一部は、デジタル若しくはソリッドステートのメモリ、磁気ディスク及び磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、又は、光学式可読デジタルデータ記憶媒体である。

Claims (15)

1. 航空宇宙産業又は類似の産業において使用するためのファスナを提供するための方法であって、
   ヘッド部（４３０）と、
   ヘッド部（４３０）から延在し、かつ、対応する穴に嵌まって係合するよう寸法決定されている、表面（５２０）を有する円筒形のシャンク（４４０）と
   を備えたファスナ（２５０）を提供するステップと、
   シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分を、露出してコーティングのないままにしておくように、なおかつ、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分（５９０）を、コーティング（５１０）で覆われたままにしておくように、噴霧器を用いて、ファスナ（２５０）に不均一で不連続な様態でコーティング（５１０）を噴霧するステップと
   を含み、
   シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、コーティングに覆われた部分（５９０）が、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、露出した、コーティングのない部分よりも高い潤滑性を示すように、コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い潤滑性を示し、
   シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、コーティング（５１０）に覆われた部分（５９０）の耐電圧が限界に達する前に、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、露出した、コーティングのない部分を介して電荷が散逸するように、コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い耐電圧を示し、
   コーティング（５１０）によって覆われるシャンク（４４０）の表面積のパーセンテージ範囲を設計選択事項として調整するために、噴霧器の圧力、曝露時間、及び／又は開口サイズが調整される、方法。
2. コーティング（５１０）が、ＡｌまたはＣｕ金属の金属顔料コーティング及び／又は二硫化モリブデンコーティングを含む、請求項１に記載の方法。
3. シャンク（４４０）にコーティング（５１０）を噴霧する前に、シャンク（４４０）の表面（５２０）を陽極酸化することをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. コーティング（５１０）が塗布された後に、シャンク（４４０）を覆う潤滑剤（５３０）を塗布するステップをさらに含み、前記潤滑剤（５３０）は、融着されることも、ベイキングされることも、さもなければ、強固にファスナ（２５０）に接着されることも、若しくはファスナと一体化されることもなく、ファスナ（２５０）の取り付け時に犠牲潤滑剤（５３０）として作用し、前記潤滑剤（５３０）は、好ましくはセチルアルコールを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. コーティング（５１０）を噴霧するステップは、ファスナのヘッド部（４３０）の外周にコーティング（５１０）を噴霧することも含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. コーティング（５１０）を塗布することにより、シャンク（４４０）の直径方向の幅が０．０２５４ｃｍ（１００分の１インチ）未満だけ増大し、及び／又は、コーティングされたシャンクの半径は、コーティングされていないシャンクの半径よりも大きい、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 噴霧器は、ファスナ（２５０）に噴霧されるコーティング（５１０）の個々のスポット又はまだら模様のサイズを調整するために校正され、噴霧器は、ファスナ（２５０）の外周のおおよそ１０分の１〜１０００分の１となる、コーティング（５１０）のスポットを噴霧するよう校正される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 設計選択事項として、コーティング（５１０）によって覆われるシャンク（４４０）の表面積のパーセンテージ範囲を、３０％〜７０％に調整するために、噴霧器の圧力、曝露時間、及び／又は開口サイズが調整される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 航空宇宙産業又は類似の産業において使用するためのファスナ（２５０）であって、
   ヘッド部（４３０）と、
   ヘッド部（４４０）から延在し、かつ、対応する穴に嵌まって係合するよう寸法決定されている、表面（５２０）及び直径を有する円筒形のシャンク（４４０）と、
   コーティング（５１０）と
   を備え、
   コーティング（５１０）は、ファスナ（２５０）に不均一で不連続な様態で塗布され、それにより、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分が、露出してコーティングのないままとなり、なおかつ、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な部分（５９０）が、コーティング（５１０）で覆われたままとなり、コーティング（５１０）によってシャンク（４４０）の直径が増大し、シャンク（４４０）の表面（５２０）にピークが形成され、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、コーティングに覆われた部分（５９０）が、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、露出した、コーティングのない部分よりも高い潤滑性を示すように、コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い潤滑性を示し、
   シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、コーティング（５１０）に覆われた部分（５９０）の耐電圧が限界に達する前に、シャンク（４４０）の表面（５２０）の不規則な、露出した、コーティングのない部分を介して電荷が散逸するように、コーティング（５１０）はシャンク（４４０）の表面（５２０）よりも高い耐電圧を示す、ファスナ（２５０）。
10. シャンク（４４０）の表面（５２０）が、例えば陽極酸化された、仕上げ面を備えること、
    シャンク（４４０）が、チタニウム、合金鉄、及びニッケル合金からなる群から選択された材料で作製されること、
    コーティング（５１０）が、ＡｌまたはＣｕの金属顔料コーティング、及び／又は、二硫化モリブデンコーティングを含むこと
    の一又は複数を満たす、請求項９に記載のファスナ（２５０）。
11. ファスナ（２５０）は、シャンク（４４０）及びコーティング（５１０）を覆う潤滑剤（５３０）を更に備え、前記潤滑剤（５３０）は、ファスナ（２５０）の取り付け時に潤滑剤（５３０）が犠牲潤滑剤（５３０）として作用するように、ファスナ（２５０）に強固に接着されず、かつ、前記潤滑剤（５３０）は、好ましくはセチルアルコールを含む、請求項９又は１０に記載のファスナ（２５０）。
12. コーティング（５１０）はまた、ファスナのヘッド部（４３０）に対して不均一で不連続な様態で塗布され、それにより、ファスナのヘッド部（４３０）の不規則な部分が、露出してコーティングのないままとなり、なおかつ、ファスナのヘッド部（４３０）の不規則な部分が、コーティング（５１０）で覆われたままとなり、好ましくは、ファスナのヘッド部（４３０）の、取り付け後に前記穴と接触しないエリアは、コーティングされない、請求項９から１１のいずれか一項に記載のファスナ（２５０）。
13. コーティング（５１０）によって表面（５２０）を覆うことにより、シャンク（４４０）の直径方向の幅が０．０２５４ｃｍ（１００分の１インチ）未満だけ増大し、及び／又は、コーティングされたシャンクの半径は、コーティングされていないシャンクの半径よりも大きい、請求項９から１２のいずれか一項に記載のファスナ（２５０）。
14. コーティングは、シャンクの表面積の３０％〜７０％を覆う、請求項９から１３のいずれか一項に記載のファスナ（２５０）。
15. コーティング（５１０）が、マスキングによってパターン状に塗布されたものではない、請求項９から１４のいずれか一項に記載のファスナ（２５０）。